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研究生： 賴瑞明
Jui-ming Lai
論文名稱： 太陽能熱水系統應用評估-以陸軍班排建物為例
The Assessment of Solar Water Heating System—using Army Post building as an example
指導教授： 李崇德
Chung-Te Lee
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 環境工程研究所在職專班
Executive Master of Environmental Engineering
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 102
中文關鍵詞： 成本效益 、設計規範 、節能減碳 、公用太陽能熱水系統 、供應與需求評估
外文關鍵詞： energy conservation and carbon emissions reducti, cost-effectiveness, design norm, assessment of supply and demand, Public solar heating water system
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    • 經濟部在2008年通過「永續能源政策綱領」，將太陽能熱水系統納為行動方案之一。然而，目前針對太陽能熱水系統研究，多數以家用太陽能熱水器為主，公用太陽能熱水系統較家用太陽能熱水器相對複雜，因此，目前甚少有研究。
    本文以四個陸軍兵舍自行設計、監造、發包執行的太陽能熱水系統實際使用成效為研究主題，評估結果僅有台中市兵舍具有成本效益，高雄市兵舍設計供應量超出實際需求量達2倍， 這顯示在無實務設計規範的狀況下，設計不容易符合需求。
    在回收年限方面，如果維持各兵舍原有熱水供水管路系統及各自僅有的一處浴室，假設年維護運轉費用為設置費用5%，本文以成本回收年限=(總投資成本-補助申請補助金額)/（每年節省能源費用-年維護運轉費用）估算，則除了高雄市兵舍外，其餘三個兵舍太陽能熱水系統回收年限均在適當使用年限內。
    最後，本文提出一個包括操作維護的太陽能熱水系統設計規範，以提升後續使用者的舒適及安全性。

    Solar water heating system (SWHS) is one of the action plans of Sustainable Energy Policy Guideline promulgated by Ministry of Economic Affairs in 2008. However, at the present stage, most studies on SWHS focus on household SWHS. Public SWHSs are relatively complicated and thus with very few studies.
    This study aimed at assessing cost-effectiveness of practical usage for four SWHSs self-designed and constructed by Army Post (AP). The results indicate only Taichung AP acquires cost-effectiveness of practical usage. The hot-water supply in Kaohsiung AP is twice as big as the demand. This implies that the design is hard to reach the demand if no practical design norm is available.
    For the estimation of cost-recovery years, suppose the original hot-water piping system with only single bathroom in every AP is maintained and assume 5% of the total capital cost as annual operation and maintenance cost, this study computed cost-recovery years as (total capital cost – government subsidies)/(annual energy-saving cost – annual operation and maintenance cost). Except for Kaohsiung AP, the other three are within time of proper SHWS usage for cost recovery years. In addition, this study also reviewed the control of electrical booster to avoid from ineffective usage of hot-water in solar collector or causing unnecessary power consumption.
    Finally, this study proposes a design norm for a SHWS covering operation and maintenance to enhance comfort and safety for followers.

    目錄 中文摘要 …………………………………………………………………… Ⅰ 英文摘要 …………………………………………………………………… Ⅱ 目錄 ………………………………………………………………………… Ⅲ 圖目錄 ……………………………………………………………………… Ⅵ 表目錄 ……………………………………………………………………… Ⅸ 符號說明 …………………………………………………………………… XI 第一章 前言………………………………………………………………… 1 1-1研究緣起…………………………………………………………… 1 1-2研究目的…………………………………………………………… 3 第二章 文獻回顧…………………………………………………………… 4 2-1太陽能熱水系統簡介……………………………………………… 4 2-2太陽能熱水系統規劃設計………………………………………… 6 2-2-1設備需求檢討……………………………………………… 6 2-2-2太陽能熱水系統性能標準………………………………… 7 2-2-3集熱器安裝方位及角度…………………………………… 8 2-2-4廠商設計施工能力及資格………………………………… 9 2-3太陽能熱水系統相關文獻………………………………………… 10 2-4用電與設備安全相關法規檢討…………………………………… 12 2-5現行文獻不足部分………………………………………………… 14 第三章 研究方法…………………………………………………………… 15 3-1研究流程…………………………………………………………… 15 3-2研究範圍與基本資料……………………………………………… 16 3-2-1研究範圍…………………………………………………… 16 3-2-2實驗設備及條件…………………………………………… 16 3-3影響規劃設計的因素……………………………………………… 18 3-3-1熱水用量與儲熱水桶容量………………………………… 18 3-3-2集熱器性能與安裝要項…………………………………… 18 3-4節能效益分析……………………………………………………… 19 3-5減碳效益估算……………………………………………………… 20 3-6成本效益分析……………………………………………………… 21 第四章 結果與討論………………………………………………………… 22 4-1各兵舍建置太陽能熱水系統基本資料…………………………… 22 4-2安裝地點氣象資料………………………………………………… 25 4-3規劃設計檢討……………………………………………………… 27 4-3-1熱水用量評估……………………………………………… 28 4-3-2儲熱水桶容量檢討………………………………………… 30 4-3-3集熱器安裝方位及角度…………………………………… 34 4-3-4計算需求熱量……………………………………………… 34 4-3-5計算單位面積集熱量……………………………………… 36 4-3-6計算集熱器面積及片數…………………………………… 37 4-4節能減碳及成本效益評估………………………………………… 41 4-4-1由集熱器效率推估節能減碳及成本效益………………… 41 4-4-2以實際應用檢討節能減碳及成本效益…………………… 53 4-4-3 2011年節能效益差距檢討……………………………… 61 4-4-4附屬安全設備及保養維護………………………………… 65 4-5班排兵舍太陽能熱水系統最佳設計規範………………………… 69 第五章 結論與建議………………………………………………………… 73 5-1結論………………………………………………………………… 73 5-1-1評估結果…………………………………………………… 73 5-1-2節能效益及CO2減量成效………………………………… 73 5-1-3主要設備參考規範………………………………………… 74 5-2建議………………………………………………………………… 74 第六章 參考文獻…………………………………………………………… 76 附錄一：日常操作及保養檢查程序………………………………………… 78 附錄二：再生能源熱利用獎勵補助辦法…………………………………… 80 附錄三：口試委員論文意見改善回覆一覽表……………………………… 88

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